Координатно-шлифовальные станки предназначены для шлифования отверстий, связанных между собой точными координатами. На них можно обрабатывать закаленные детали, к отверстиям которых предъявляют высокие требования по точности размера, формы и расположения. Кроме отверстий можно шлифовать плоскости, пазы и сложные контуры.
Станки обеспечивают круглость обработанных отверстий с отклонениями не более 0,001—0,003 мм, точность расположения отверстий и плоскостей в пределах 0,003—
0,006 мм, шероховатость обработанных поверхностей по параметру Да = 0,16 мкм на стальных деталях с твердостью 56 HRC3
и 0,63 мкм на чугунных деталях с твердостью 180 НВ. По конструкции координатно-шлифовальные станки выпускают одностоечные и двухстоечные.
В одностоечных станках заготовку устанавливают на крестовом столе, перемещающемся в продольном и поперечном направлениях. Шпиндельная бабка перемещается по вертикальным направляющим стойки. Такую конструкцию имеют небольшие станки Одесского завода фрезерных станков им. С. М. Кирова моделей ЗА282, ЗБ282, ЗВ282, ЗВ282Ф1 (рис. 1.19) и Каунасского СПО моделей 3283, 3283С и 32К83СФ4.
Двухстоечную конструкцию имеют большие станки Куйбышевского СПО моделей 3289 и 3289АФ1. Стол
Для проверки точности позиционирования или координатных перемещений проводят многократные испытания по обеим координатным осям и выявляют три статистических показателя:
1) точность позиционирования, которую определяют как разность средних значений фактической и заданной координат;
2) стабильность позиционирования, которую характеризует рассеивание полученных значений координаты;
3) зона нечувствительности при реверсировании, которую рассчитывают как разность средних значений координат, полученных при позиционировании в противоположных направлениях.
В станках класса С при перемещениях до 400—1000 мм точность позиционирования должна быть не ниже 4—6 мкм, а стабильность позиционирования и зона нечувствительности — 2—3 мкм. Контрольные замеры проводят приборами высокой точности, например лазерным интерферометром.
Точность полученных отверстий проверяют на чугунных и стальных образцах, форма и размеры которых регламентированы. Характерные примеры обработки отверстий в стальных и чугунных деталях приведены в табл. 1.12. Значения скорости шлифования задают в зависимости от материала изделий. Для шлифования стали обычная скорость шлифовального круга 30—35 м/с. Отверстия 5 мм и менее шлифуют со скоростью 10—15 м/с. Для других материалов Одесский завод фрезерных станков им. С. М. Кирова рекомендует следующие значения скорости круга (м/с):
сплавы — эльборными. Качество поверхности зависит не только от скорости круга, но и от скорости планетарного движения и глубины шлифования. Во многих случаях повышение интенсивности обработки приводит к недопустимому повышению температуры в зоне контакта круга с изделием, вследствие чего происходят структурные изменения в поверхностном слое детали и возникают внутренние напряжения. Чтобы избежать ухудшения качества поверхности, рекомен*
дуют снижать глубину шлифования и увеличивать скорость планетарного движения. Однако поднять планетарную подачу выше 350 об/мин не удается из-за эксцентричного расположения шлифовальной головки на планетарном шпинделе (рис. 1.20). Неуравновешенная масса такой конструкции приводит к появлению вибраций.
Процесс шлифования отверстия на координатно — шлифовальном станке обеспечивается работой только шпиндельной головки.
Из-за того что деталь неподвижна, все движения, необходимые для осуществления процесса шлифования, кинематически задаются механизмами шпиндельной головки.
На рис. 1.21 показана кинематическая схема шпиндельной головки станка 3283С.
Главное движение шлифовального круга совершается электрошпинделем.
Привод планетарного движения осуществляется от электродвигателя постоянного тока /, имеющего пределы регулирования частоты вращения 30—•
3000 об/мин. Через ременную передачу 2, промежуточный шлицевой вал 3, зубчатые передачи 4 и 6 движение передается на гильзу 5 и через шлицевое соединение на шпиндель 28.
Возвратно-поступательное движение гильзы шпинделя планетарного движения вдоль оси шлифуемого отверстия (продольная подача) обеспечивает гидроии — линдр 34, шток которого через плиту 7 соединен с гильзой 9 планетарного шпинделя 28. Работа гидро — цнлиндра происходит от гидростанции, включающей насосную установку, контрольно-регулирующую и управляющую аппаратуру. Скорость продольной по
дачи регулирует дроссель от серводвигателя, управляемого с подвесного пульта станка.
Возвратно-поступательные движения гильзы осуществляют путевыми микропереключателями, положение которых определяет величину хода гильзы шли-
|
31 32 33 ЗЬ Рис. 1.21. Кинематическая схема шпиндельной головки координатно-шлифовального станка 32P3C |
фовалыюго круга. Микропереключатели посылают команды на электромагниты, управляющие положением реверсивного золотника.
Для ручного перемещения гильзы со шлифовальным кругом используют реечные передачи S, 10, приводимые в движение рукоятками 13. Ступица 12 вала 11 отключается от рукояток при механическом движении гильзы.
Поперечную подачу шлифовального круга производят перемещением каретки электрошпинделя в радиальном направлении относительно вертикальной оси шпинделя планетарного движения по направляющим качения; ее задают на двойной ход гильзы и осуществляют вручную или автоматически.
Ручную поперечную подачу производят вращением лимба 16. Через шестерни 18 и 22 вращение передают на винт 29, который через вилку 31 перемещает втулку 32 с винтовой канавкой. При этом ролик 33, входящий в канавку, производит поворот втулки. В нижней часті! шпинделя установлена втулка 19, получающая вращение от верхней втулки через шлицевой вал 30, а поступательное перемещение от винтовой канавки и ролика. При движении вниз эта втулка своей конусной частью воздействует на ролик 14, установленный в подвижной части каретки с электрошпинделем, и производит поперечное перемещение каретки со шлифовальным кругом.
С помощью описанного механизма осуществляют наладочное перемещение электрошпинделя в радиальном направлении при настройке шлифовального круга на определенный диаметр обрабатываемого отверстия.
Автоматическую поперечную подачу производят включением гидроцилиндра 15, который осуществляет работу механизма через храповое устройство 17.
Для шлифования конических отверстий предусмотрен механизм, осуществляющий согласованное перемещение шлифовального круга в радиальном направлении с осевой подачей. Он состоит из каретки 26, перемещающейся от ролика 27, укрепленного на плите 7. Перемещение шлифовального круга в поперечном направлении, а следовательно и угол конусности обрабатываемого отверстия, устанавливают наклоном линейки 24, от которой следящий ролик 25 передает движение в осевом направлении валу 29. При настройке угла наклона линейки следящий ролик отводят от нее винтовой передачей 23 и парой конических зубчатых колес 21, приводимых в движение рукояткой 20.
При шлифовании цилиндрических отверстий механизм конусного шлифования отключают отведением каретки 25 от ролика 27.
В координатно-шлифовальных станках (КШС) главное движение — вращение шлифовального круга вокруг оси — осуществляют с помощью шлифовальных головок, которые, как правило, выполняют в виде
|
приставного узла, закрепляемого на шпинделе планетарного движения. В КШС применяют пневматические и электрические шлифовальные головки. Пневматическая шлифовальная головка представлена на рис. 1.22. Шпиндель 6 головки смонтирован Рис. 1.22. Пневматическая шлифовальная головка координатно — шлифовального станка |
во втулке корпуса 4 на двух прецизионных радиальноупорных шарикоподшипниках 2, поставленных в «распор», их натяг осуществляют восемь пружин 3 через втулки 12 и 13. На шпинделе сидит рабочее колесо 10 пневмотурбины с радиальными отверстиями. Сжатый воздух по вмонтированному в неподвижный
чугунный корпус гибкому шлангу, кольцевой проточке 5 и отверстиям в корпусе 4 подают к рабочим соплам, выполненным в крышке //. Здесь его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию вращения рабочего колеса со шпинделем. Далее воздух через отверстия в корпусе и стекловату /, выполняющую роль глушителя, выходит в атмосферу.
На верхний конец шпинделя насажен постоянный магнит 7, возбуждающий в обмотках датчика оборотов ЭДС, пропорциональную частоте вращения. От катушек 8 напряжение по проводам подается к двум токосъемным кольцам 14 и снимается двумя меднографитовыми щетками, смонтированными в неподвижном корпусе, который удерживает от вращения палец, закрепленный на гильзе шпинделя.
На фланце 9 имеются центрирующее отверстие и четыре паза для крепления шлифовальной головки к каретке шпинделя. Описанная шлифовальная головка обеспечивает вращение шлифовального круга в пределах 16 000—48 000 об/мин.
Электрошпиндели (рис. 1.23), применяемые на КШС, представляют собой асинхронный двигатель (со статором 6 и ротором 5), питаемый током регулируемой частоты. Вал 4 с напрессованным на него ротором 5 вращается в двух радиально-упорных подшипниках 3 и 12.
Передний подшипник 3 под действием комплекта пружин 14, создающих предварительный натяг, опирается на торец крышки 2. Задний подшипник 12 установлен в щите 13 с зазором 0,004—0,006 мм на диаметр. Смазывание подшипниковых опор осуществляется масляным туманом, генерируемым в установке масляного тумана. Статор 6 охлаждают сжатым воздухом (давление воздуха 0,04—0,06 МПа).
Масляный туман для смазывания подшипников и сжатый воздух для охлаждения статора подают через штуцеры 8 и 9 в обойму 7. Обойма представляет собой кольцо, в котором выполнены два канала, по одному из которых через соответствующие отверстия в корпусе 11 масляный туман поступает в зону подшипников. По другому каналу сжатый воздух подают к статору. Отработанный в подшипниках масляный туман выходит в атмосферу через зазор между крышкой 2 и спецгайкой 1.
Обойма 7 установлена в корпусе электрошпинделя на шариках 16 и опорных кольцах 15, которые придают плавность вращения корпусу 11 при планетарном вращении шпинделя станка. Для избежания перекоса и заеданий установлены пружины 10. Усилие поджима пружин регламентирует поджимное кольцо 17.
Технические характеристики электрошпинделей модели ШКВ приведены в табл. 1.13. Для привода глав-
|
Рнс. 1.23. Электрошпиндель координатно-шлифовального станка |
ного движения средних и крупных КШС чаще применяют электрошпиндели. Пневмошпиндели более просты в обслуживании, чем электрошпиндели, но имеют меньшую жесткость и сильнее шумят при работе. Их применяют в небольших станках для обработки отверстий менее 3 мм.
В набор принадлежностей КШС входят простые и универсальные поворотные делительные столы, центро — искатели, приспособления для правки шлифовальных кругов, индикаторы касания, приспособления для шлифования пазов с устнановочным микроскопом, пылесос, пульверизатор с бачком для СОЖ, инструментальные оправки для шлифования.
Простые поворотные делительные столы предназначены для обработки на КШС отверстий, размеры между которыми заданы в полярной системе координат. Универсальные поворотные делительные столы служат для обработки таких отверстий, а также наклонных
|
Таблица 1.13 Технические характеристики электрошпинделей модели ШКВ
|
и взаимно перпендикулярных отверстий. Координатно-шлифовальные станки комплектуют поворотными делительными столами, размеры которых соответствуют ГОСТ 12879—77 «Столы поворотные делительные координатно-расточных станков. Нормы точности» Делительные столы выпускают с индуктивной, оптической и механической отсчетно-измерительными системами, обеспечивающими установку угла поворота и наклона планшайбы с точностью 3—16 с.
Крестовые столы используют для закрепления обрабатываемых деталей сложной формы. Технические
характеристики некоторых моделей крестовых столов представлены в табл. 1.14.
Точностные параметры крестового стола КШС модели 3283С: прямолинейность рабочей поверхности
|
Таблица 1.14 Технические характеристики крестовых столов
|
стола в продольном, поперечном и диагональном направлениях в пределах 0,005 мм; прямолинейность перемещения стола в горизонтальной плоскости не более 5"; перекос рабочей поверхности стола при перемещении не более 3"; параллельность поверхности стола в пределах 0,006 мм; перпендикулярность направления поперечного перемещения к направлению продольного перемещения стола не более 0,005 мм.
Рычажный центроискатель с индикатором предназначен для совмещения оси отверстий или оси цилиндрического выступа детали с осью планетарного шпинделя и проверки параллельности любой плоскости детали относительно хода исполнительного органа КШС или проверки перпендикулярности плоскости детали к плоскости зеркала стола.
На рис. 1.24, а показана одна из конструкций рычажного центроискателя с индикатором. Центроискатель состоит из направляющей планки 3, прикреплен-
ной к планетарному шпинделю /; корпуса 2, на котором закреплены индикатор 9 и контактный рычаг 7. Корпус 2 перемещается по планке 3 в зависимости от радиуса, на котором проходит проверка. При контроле внутренних цилиндрических поверхностей изделия щуп 8 прижимается к проверяемой поверхности усилием пружины индикатора 9 через рычаг 7. При контроле наружных цилиндрических поверхностей необходимо рукоятку 4 со штоком 5 вытянуть из корпуса и развернуть на 90°. При этом пружина 6 подает шток 5 вперед и щуп 8 прижимается к контролируемой поверхности усилием пружины 6. Для проверки торцов щуп 8 вывинчивают, а индикатор 9 закрепляют измерительным штифтом вниз.
Рычажные цент — роискатели комплектуют индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 и 0,001 мм.
Оптический центроискатель предназначен для совмещения базовой кромки изделия или какой-либо его точки, нанесенной, например, керном при разметке, с осью планетарного шпинделя.
Оптический центроискатель КШС модели ЗВ282 (рис. 1.24,6) состоит из микроскопа 1 и переходного стакана 2, надеваемого на конец планетарного шпинделя 3. Закрепление центроискателя на шпинделе и его юстирование, т. е. совмещение оптической оси микроскопа с осью шпинделя, производят с помощью регулировочных опор 4. Микроскоп имеет линейное роле зрения 4,5 мм и увеличение 36х.
При шлифовании отверстий малых диаметров на такой глубине от поверхности детали, где невозможно наблюдать появление искры при касании шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью, а также при шлифовании деталей из неметаллических материалов применяют индикаторы касания. Индикатор касания состоит из пьезокерамического датчика, улавливающего повышение уровня шума в момент касания, усилителя переменного тока звукового диапазона, стрелочного показывающего прибора. К усилителю можно присоединить также сигнальную лампу и головные телефоны-наушники. Минимальная глубина резания, которую может зафиксировать индикатор,— 0,3—0,5 мкм.
Зону шлифования на некоторых КШС охлаждают СОЖ, подаваемую в обрабатываемое отверстие в виде аэрозоля. Разбрызгивание СОЖ в виде мелких капель производят пульверизатором, работающим от сжатого воздуха пневмосети. Наконечник пульверизатора прикреплен к магнитной стойке, которая может быть установлена в любом месте стола станка.
Пыль, образующаяся при правке кругов и при шлифовании всухую, удаляют из зоны шлифования пылесосом.